Durch die steigende Nutzung von Batterietechnologien – sowohl am Mobilitätssektor als auch im stationären Bereich – rücken die Themen Betriebssicherheit und Batterierecycling immer stärker in den Fokus der Batterieforschung. Diesen Themen widmet sich nun auch die Gruppe rund um Stefan Spirk vom Institut für Biobasierte Produkte und Papiertechnik der TU Graz. Spirk und sein Team sorgten jüngst mit der Entwicklung einer vanillinbasierten Redox-Flow-Batterie für Aufsehen. Die Umwelt- und Sicherheitsaspekte dieser sowie aller derzeit gängigen Redox-Flow-Technologien werden im Projekt SABATLE (Safety assessment of flow battery electrolytes) untersucht.
Umwelt- und Sicherheitsaspekte von Batterietechnologien werden an der TU Graz auch von anderen Forschungsgruppen beforscht, wie beispielsweise vom Institut für Fahrzeugsicherheit (im K-Projekt Safe Battery und am neuen Battery Safety Center Graz) oder vom Institut für Chemische Technologien für Materialien.
Toxikologische Evaluierung und Sicherheitstests
Gemeinsam mit den Partnern BioNanoNet, dem Institut für Systemwissenschaften, Innovations- und Nachhaltigkeitsforschung der Uni Graz, der Firma Mondi und dem spanischen Biotechnologieunternehmen Biobide untersuchen die TU Graz-Forschenden, welche Sicherheitsrisiken für Mensch und Umwelt bei Redox-Flow-Technologien bestehen. „Wir betrachten Expositionsszenarien bei Unfällen, die während der Nutzung und nach der Verwendung solcher Batterien auftreten können. Dabei wollen wir auch eruieren, welchen giftigen Dosen Menschen und Umwelt realistischerweise bei solchen Unfällen ausgesetzt sind“, so Spirk.
Für den Ausbau erneuerbarer Energien wie der Wind- oder Solarkraft ist die Redox-Flow-Technologie ein wichtiger Puzzlestein,da sie sich durch das Speichern großer Energiemengen auszeichnet und somit Spannungsspitzen im Stromnetz abfedern kann. Außerdem eignen sich die Batterien als Backup-Speicher für stationäre Anwendungen wie Kraftwerke, Krankenhäuser, Mobilfunkanlagen oder E-Tankstellen. „Wir wollen ein Benchmarking betreiben, das Risikofaktoren aufzeigt und Verbesserungspotentiale in diesem Bereich verdeutlicht“ so Spirk weiter.
Ein weiteres Kernelement des Projekts ist die Weiterentwicklung solcher Redox-Flow-Systeme nach dem Safe-and-Sustainable-by-Design (SaSbD) Konzept, eine Kernkompetenz des in Graz ansässigen Forschungsunternehmens BioNanoNet. Dessen CEO Andreas Falk nennt die Vorteile von SaSbD: „Durch die Implementierung dieses Konzepts werden potentielle Risiken abgefedert und vermieden – das führt schlussendlich zu besseren und sichereren Elektrolyten.“ Spirk und Mondi berücksichtigten dieses Konzept schon bei der aktuellen Entwicklung der eingangs erwähnten vanillinbasierten Redox-Flow-Batterie und konnten bereits vielversprechende Ergebnisse liefern.
Das Projekt SABATLE wird in der SAF€RA-Schiene gefördert. SAF€RA ist ein Netzwerk von 21 Forschungsförderungsagenturen aus 10 Europäischen Ländern, die gemeinsame Ausschreibungen im Bereich der Sicherheit von industrieller Forschung durchführen und Projekte abwickeln. In Österreich wird das Programm von der FFG unterstützt.
Diese Forschungsarbeit ist an der TU Graz in den Fields of Expertise „Sustainable Systems“ und „Advanced Materials Science“ verankert, zwei von fünf Stärkefeldern der TU Graz.
